日本林業再興のための木材需要を生み出す統合的ペーパーデバイスの開発と活用
【研究分野】次世代の農資源利用
【研究キーワード】
紙 / エレクトロニクス / 銀ナノ粒子 / ナノセルロース / セルロースナノクリスタル / 銀ナノ粒子インク / インクジェット / Tween80 / 導電性 / 摩擦抵抗性 / セルロース / 油水分離 / フィルタ / メディア / タッチセンサ / 音声ガイダンス / 音波 / 発電 / セルロースナノファイバ / 圧電性 / アクチュエータ / ヤング率 / 森林資源 / 発電デバイス / 木材
【研究成果の概要】
印刷法による紙基板電気回路作製のため、セルロースナノクリスタル（CNC）を使い紙の表面加工を行った。棒状で高電荷密度のCNCは修正大島-Overbeek式への近似で表面電位を適切に求められた。紙表面に印刷したCNC層上に作製した銀配線は高い導電性と摩擦抵抗性を示した。配線用銀ナノ粒子は、硝酸銀水溶液をナノエマルション化する簡便調製法を確立し、使用したTween 80に乳濁能と安定分散能に加えて還元能を見出した。ルミネッセンスを示すナノカーボンドットの簡便な調製法を見出し、紙基板金属センサー応用を可能とした。また油水分離フィルタをセロハン製造法と膨潤性ナノセルロース超撥油性を利用して調製した。
【研究の社会的意義】
エレクトロニクスの基板材料であるガラスやプラスチック類は使用後に廃棄物となり、環境に優しいとは言えない。紙基板のワンウェイユースのエレクトロニクスでこれらが少しでも代替できればリサイクルも可能であり、生分解性の点から環境負荷が少なくてすむ。本研究ではバイオマス材料である紙とナノセルロースの組み合わせで回路印刷適性を向上させることに成功した。併せて超音波分散機などで簡便に調製できる安定性の高い銀ナノ粒子インクの製造法も活用が可能である。また、開発中のカーボンナノドットは紫外線照射による発光を示したが特定の金属イオン存在下では消失することから紙基板金属イオンセンサーへの応用も示唆された。
【研究代表者】